بررسی آزمایشگاهی ضریب زبری جریان در پروفیل های طولی تشکیل شده درون محیط پاره سنگی

مصالح سنگریزهای به وفور در ساخت سازه های آبی کاربرد دارند. رژیم جریان عبوری اغلب غیردارسی است و درباره نحوه محاسبه ضریب های زبری جریان قبلا پژوهش شده است. بیشتر محققان پیشین با استفاده از ایجاد ارتباط بین عدد رینولدز و ضریب زبری در دو فرم توانی و دو جمله ای این مساله را ارزیابی کرده اند. در این تحقیق آزمایشگاهی, با استفاده از دو نو سنگدانه با قطرهای d50=1.1cm و d50=1.6cmو سه دبی در واحد عرض و همچنین سه گرادیان هیدرولیکی, پارامترهای موثر در ضریب زبری جریان عبوری بررسی گردید. نتایج این بررسی ها نشان می دهد که برخلاف آنچه محققان پیشین گفته اند در جریان های عبوری از محیط های سنگریزه ای دارای سطح آزاد با هوا, پارامتر عدد فرود, نسبت به پارامتر عدد رینولدز, ارتباط بهتری با ضریب های زبری برقرار می کند. همچنین, مشاهده گردید که به دلیل تشکیل پروفیل (M2) درون محیط متخلخل درشت دانه, مساحت درگیر جریان در طول پروفیل به سمت خروجی محیط متخلخل کاهش پیدا می کند و ضریب زبری اعمالی از سوی سنگدانه ها نیز عملا کاهش می یابد. مقادیر عددی محاسبه شده برای ضریب های زبری جریان های کاملا درون گذر, در قیاس با جریان های با سطح آزاد, بسیار بیشتر است و سرانجام روابطی به فرم توانی بین اعداد بدون بعد فرود, نسبت هندسی عمق به قطر محیط, و ضریب های زبری در دو فرم زبری مانینگ و دارسی ویسباخ برقرار گردید. با استفاده از روابط پارامترهای ابعادی و ترکی اعداد بدون بعد فرود و نسبت هندسی عمق جریان به قطر محیط متخلخل, روابطی نیز برای تخمین ضرایب زبری ارائه شد که برای تخمین ضریب های مانینگ و دارسی- ویسباخ به ترتیب دارای خطای نسبی 14 و 26 درصد است.